Файл: Несенчук А.П. Пламенные печи для нагрева и термообработки металла учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 214
Скачиваний: 4
Диаметр кратера горелочного устройства подсчитывается в со ответствии с найденным значением шІф (3.81):
і / ВгТгт- 10е
(3.86)
Г 28267’OWKP’
где ВТ — производительность горелки по топливу, нм3/ч. Диаметр смесителя для горелок типа В
dKp
(3.87)
1 Ж ’
для горелок Н и П
dсм-- di;p.
Диаметры конфузора dKи диффузора о!д, а также размеры Ік, /д, длина смесителя /см и длина переходного и цилиндрического поясков /п и /ц находятся по выражениям:
для горелок типа В
d u = 1,96dcM, |
d % = 1,55с?см, |
/ц= 1,25с?см, |
/д=4,45й?см . |
^см==4,15^см, |
/п = 0 ,5 ^ с м |
и
/ц =(0,1-0 ,25) d CK;
для горелок типа Н
dK— 1 , / 7 с ? с м , |
dj^— ^ с м , |
І к — |
^ с м , |
І ц — 2 |
с ? с |
||||
I с м — |
4 G?C M , |
I n — |
0 , 4 d CM, |
— |
( 0 , 0 |
/ — |
0 , 2 ) с ? с м ; |
||
для горелок типа П |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
< 4 = l , 7 7 d CM, |
й ? д = l , 4 9 r f CM, |
/ к = |
^ с м , |
^ д = |
4 с ? с м , |
^ C M = 4 Ö?C M , |
|||
|
/ п = 0 , |
/ ц = |
( 0 , 0 2 — 0 , 1 ) с ? с м . |
|
|||||
Углы ßK, ßH, ßHr для всех разновидностей инжекционных горелок, разработанных Стальпроектом, соответственно равны:
ßK= 21, ßfl=3,5 и ßnr=7°.
Длина носика у инжекционных горелок В, Н и П одинакова:
^НГ= = СІСМ» l n r = d CM И |
/ и г = 2 а ,С.М- |
77
3.8.2. МАЗУТНЫЕ ГОРЕЛОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА
Несмотря на большие удобства при сжигании газа, в ряде слу чаев по тем или иным причинам в качестве топлива используются мазуты различных марок. Топливо в тажих случаях сжигается в спе циальных горелочных устройствах, оснащенных мазутными форсун ками [34]—[37].
Наибольшую известность получили горелочные устройства с форсунками высокого (ФВД) и низкого (ФНД) давления.
Рис. 3.15. Схема мазутной форсунки высокого давления
Расчет форсунки ФВД заключается в определении диаметра мазутного сопла, сопла Лаваля для первичного распылителя, сме сительной камеры, а также размеров выходного сечения вторичного распылителя [16].
Скорость истечения мазута из сопла (рис. 3.15) можно рассчи тать по формуле
(3.88)
где (д, — скоростной коэффициент для мазутного сопла, р,=0,18—0,3; Ры— давление мазута, ата; Ум — удельный вес, ум= 950 —960 кг/м3.
Используя скорость wм и зная расход мазута, находим диаметр мазутного сопла:
(3.89)
Сопло, в котором происходит первичное распыление мазута, имеет профиль сопла Лаваля, критическое и выходное сечения кото рого подлежат расчету.
Скорость распылителя (воздух или пар) в критическом сечении сопла (рис. 3.15)
(3.90)
где ср — скоростной коэффициент, 0,85;
78
£ — показатель адиабаты (для |
воздуха £ = 1,4 и для |
пара |
£=1,135); |
|
|
р1!р— критическое давление первичного распылителя: |
|
|
к |
|
|
I 2 Х*1-1 |
Р ага>' |
(3-91) |
Ркр= |
||
Ѵкр — удельный вес распылителя в критическом сечении:
р-104 |
|
(3.92) |
YKp— RT |
|
|
р — давление распылителя, ага. |
|
|
Площадь критического сечения |
|
|
ß/n'- ІО6 |
мм2 (м2) , |
(3.93) |
/кр — ЗбООШкр • укр |
||
где т ' — весовая доля первичного распылителя в общем количестве воздуха или пара, идущего на распыливание. Если счи тать, что количество первичного и вторичного распылителя одинаково, то /п, =0,65 кг/кг для воздуха и 0,5 кг/кг — для пара.
Действительная скорость первичного распылителя в выходном сечении сопла
J^rnax—ф |
2g j = ^ RT [*- (-уО * ] м/сек> (3.94) |
где рсм — давление в смесителе, ага (рСм= 1 ага);
Т— температура распылителя перед форсункой, °К-
Всоответствии со значением штах площадь выходного сечения сопла Лаваля
f вых— |
Вт'-10е |
, , ,ч |
(3.95) |
7^-птг------------- |
мм2 (м2) , |
||
|
ЗбООо^тахУвых |
|
|
где увых — удельный вес распылителя в выходном сечении: 1
р-104/ Рем \ h |
, . |
(3.96) |
Ѵвых— - J JT [ — ) |
кг/м . |
Температура первичного распылителя в выходном сечении
|
k-i |
|
|
h |
(3.97) |
і * ж = т ( ^ ) -273° С. |
||
V р |
' |
|
79
Рассчитаем смеситель. Скорость смеси в выходном сечении
смесителя |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
=У |
2gEv |
L |
, |
|
|
|
|
ИУСМ |
|
|
- |
м/сек. |
(3.98) |
||||
|
вых |
|
к l- fl/ m ' |
|
|
|
||||
В соответствии с найденным значением |
площадь |
|
||||||||
|
fCM _ |
|
|
|
Вт' •ІО6 |
|
ММ2 |
(м2), |
(3.99) |
|
|
*ВНТ |
|
3600аусм ѵсм |
|||||||
|
вых |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
вых' вых |
|
|
|
|
где -уЦ“ |
— удельный вес смеси в выходном сечении смесителя: |
|||||||||
|
ѵсм : |
|
|
|
РСМ’ІО4 |
кг/м3. |
(3.100) |
|||
|
* вых" |
|
|
^ L + 2 7 3 ) |
|
|
|
|||
Здесь в свою очередь |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/см |
|
|
|
*П-М“Мм |
'С, |
(3.101) |
|||
|
ВЫХ |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Свых'Ьсм т' |
|
|
|||
где |
г — энтальпия распылителя на входе в смеситель: |
|
||||||||
|
і = с Ъхівх ккал/кг |
(дж/кг); |
(3.102) |
|||||||
|
г’м — энтальпия мазута: |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
гМ- w |
1 |
|
|
(3.103) |
|||
|
|
|
m'* |
|
||||||
(здесь срм=0,45-7-0,49 ккал/кг ° С) ккал/кг |
(дж/кг); |
|
||||||||
|
іп— энтальпия удара и трения: |
|
|
|||||||
|
іп— Е в а ч |
£в |
|
-£і ккал/кг |
(дж/кг); |
(3.104) |
||||
£нач — суммарная кинетическая энергия смеси на входе в сме |
||||||||||
|
ситель: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
. |
кГм/кг (дж/кг); |
|
||
|
£нач= |
|
|
|
|
|
(3.105) |
|||
£вых — кинетическая энергия смеси в выходном сечении: |
||||||||||
|
£ „„«= |
Е- ' Ъ , - е ,-Е2 . |
(ЗЛ06) |
|||||||
Еі — расход энергии на распыливание мазута, кГм/кг:
80
а |
1 |
m' |
|
£ i = 3 |
(3.107) |
YMr
Ez — расход энергии на удар, кГм/кг\ а — поверхностное натяжение:
о=0,0024—0,0033 кГ/м;
0,275
^ 2ш ахУ в ы х |
(3.108) |
|
|
||
т |
Ö^max |
WM |
е 2= |
2І |
(3.109) |
1+ |
; |
|
т |
|
|
■Пси — к. п. д. смесителя, тіСм =0,8—0,9.
Определив іа по формуле (3.98), рассчитаем выходное сечение
смесителя fCM.
1вы х
Схема наиболее распространенной форсунки низкого давления представлена на рис. 3.16. Расчет такой форсунки заключается в определении диаметров подводящих мазуто- и воздухопроводов, мазутного сопла, а также диаметра кратера форсунки низкого дав ления. Исходные данные для расчета — производительность по топ-
Рис. 3.16. Схема мазутной горелки низкого давления
ливу (В), давление и температура воздуха-окислителя перед фор сункой (рв, ts), а также давление мазута перед форсункой (давле ние мазута колеблется в пределах 0,5— 1,5 ата).
Мазут в форсунках низкого давления распыляется воздухом, идущим на горение, давлением 500—600 кГ/м2.
6 Зак. 354 |
81 |
При определении диаметров подводящих мазуто- и воздухопро водов (соответственно di и dz) следует принимать следующие ско рости
йУи = 0,2—0,8 и шв= 1 0 — 15 м/сек.
Диаметр мазутного сопла dc рассчитывается по формулам (3.88) и (3.89). В свою очередь диаметр кратера горелки
d™=VöÄT' |
|
(3“0) |
|
где Gв — расход воздуха на форсунку: |
|
|
|
GB= V Q' В кг/сек; |
|
|
|
Ѵо — действительное количество воздуха, необходимое для |
|||
сжигания 1 кг мазута, кг/кг; |
|
|
|
В — производительность форсунки, кг/сек; |
|
||
аУкр — скорость воздуха в кратере: |
|
|
|
а>кр= ]/2Я Гв ( 1 - -^5L ) |
м/сек; |
(3.111) |
|
R и Тв — соответственно |
газовая постоянная |
в кГ-м/кг° К |
|
(н-м/кг-° К) и |
температура |
воздуха |
перед горелкой |
в °К; Рокр — давление в печи, рокр= В кГ/м2 (км/л2) ;
Рн — начальное давление воздуха:
Р в = р о к р + р в кГ/л 2 (кя/л2) ;
Ув — удельный вес воздуха при давлении рн:
Ѵв= кг/л3.
Скорость истечения из кратера смеси воздуха с распыленным топливом
w СМ= |
шм+ ф аУкр(1+Еи) |
(3.112) |
|
|
1+Ф |
где шм — скорость истечения мазута из сопла, формула (3.88),
м/сек;
ф— удельный расход распылителя:
ф= IV кг/кг;
Ей — критерий Эйлера:
Еи =
рг—Рокр yBw\кр
Pz— статическое давление в истекающей струе распылителя,
кГ/лі2 (н/м2).
82
